[发明专利]基于压电-摩擦效应的高电学性能纳米发电机的制备方法

摘要

本发明为一种基于压电-摩擦效应的高电学性能纳米发电机的制备方法，利用压电效应与摩擦效应结合来制备小面积、高输出电压的纳米发电机。本发明方法是将一定比例的CNT颗粒和压电颗粒混入液态PDMS制成复合薄膜，在复合薄膜表面用微加工的方法制作具有规则的微纳凹凸结构，最后将复合薄膜电极化并夹设电极即完成。本发明方法结合压电和摩擦的优势，制备出小面积、高灵敏度、高电压输出的压电-摩擦纳米发电机这种纳米发电机制造成本低廉，工艺简单，具有极好的耐久性和可加工性，能很方便地进行大规模生产与应用，可轻松融入其他产品的设计当中。为个人电子产品、环境监控、医学科学等提供自供电和自驱动设备，有着巨大的商用和实用潜力。

主权项

一种基于压电‑摩擦效应的高电学性能纳米发电机的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）制备可塑性聚合物：取CNT颗粒和压电颗粒按质量比为1:10～1:14混合均匀，然后将混合颗粒放入酒精中超声处理15～20min、再放入干燥箱内干燥1.5～2.0h，接着将干燥后的混合颗粒添加到液态PDMS中搅拌均匀并抽真空去除气泡，混合颗粒和液态PDMS按质量比为1：6～1:8混合，最后即得到了可塑性聚合物；2）制备具有微纳凹凸结构的复合薄膜（1）：将步骤1）中制得的可塑性聚合物置于表面设有微纳凹凸结构的基板上，然后再用流延盒从基板上方均匀拉过，使基板上的可塑性聚合物成厚度均匀、表面平整的薄膜，接着将基板置于65～75℃的干燥箱中干燥1.3～1.7h，干燥后脱模即得到了具有微纳凹凸结构的复合薄膜（1）；3）复合薄膜（1）的极化：将步骤2）中得到的具有微纳凹凸结构的复合薄膜（1）浸没于盛有酒精的容器中超声清洗至少三次，取出后在复合薄膜（1）两面贴上铝箔作为电极并置于油浴中，在两片铝箔上加电压对复合薄膜（1）极化15min；当复合薄膜（1）的厚度小于等于1mm时，加的电压为3kv，当复合薄膜（1）的厚度大于1mm时，加的电压与复合薄膜（1）的厚度成正比，复合薄膜（1）的厚度每增加1mm，所加的电压增加3kv；极化完成之后脱去铝箔即得到了被极化的复合薄膜（1）；4）纳米发电机的制备：在复合薄膜（1）设有微纳凹凸结构（2）的一面上设有金属层（3）、金属层（3）上设有ITO/PET导电膜（4），在复合薄膜（1）未设有微纳凹凸结构（2）的一面上设有ITO/PET导电膜（4），最后即制备得到了所述的基于压电‑摩擦效应的高电学性能纳米发电机。